发布时间:2023-10-08 10:05:10
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中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
土木工程的建设由来已久。由原来的伐木采石,模仿天然掩蔽物建造居住场所,到现在的美轮美奂的超高层建筑、雄伟的水利水电工程和超高超长跨度的桥梁,土木工程经历了一个漫长的发展历程。在这个漫长的发展历程中,无论是土木工程结构的理论方法、力学分析、施工手段 , 还是土木工程的地基基础处理 , 都有了非常大的突破和发展。
一、土木工程发展历史
公元前 5000 年开始至 17 世纪中叶时期,称为古代土木工程阶段。土木工程的古代时期是从新石器时代开始的。人们在早期只能依靠泥土、木料及其它天然材料从事营造活动,后来出现了砖和瓦这种人工建筑材料,使人类第一次冲破了天然建筑材料的束缚。砖和瓦的出现使人们开始广泛地、大量地修建房屋和城防工程等。由此土木工程技术得到了飞速的发展。直至 18 ~ 19 世纪,在长达两千多年时间里,砖和瓦一直是土木工程的重要建筑材料,为人类文明作出了伟大的贡献,甚至在目前还被广泛采用。历经漫长的古代大型土木工程的发展,土木工程建设内容更加丰富,建设工具有了新的发展,同时人们积累了丰富的土木工程建设的经验,为大型土木工程建设的发展打下了坚实的基础。
2. 近代土木工程
产业革命的开始是近代土木工程发展的开端。随着近代工业的发展,人类的生活需求也不断增长,这些不仅反映在吃穿行上,还反映在房屋建筑及市政工程方面。而电力的应用,使高层建筑实用化成为可能;电气照明、给水排水、供热通风、道路桥梁等市政设施与房屋建筑结合配套,开始了市政建设和居住条件的近代化;在结构上要求安全和经济,在建筑上要求美观和适用。随着大型土木工程近代工业化的进一步发展,在 19 世纪中叶为满足科学技术发展和分工的需要,土木和建筑开始分成为各有侧重的两个单独学科分支。工程实践经验的积累促进了理论的发展。材料力学、静力学、运动学、动力学等学科逐步形成,各种静定和超静定桁架内力分析方法和图解法得到很快的发展。这为大型土木工程建设的理论提供了很好的交流平台,有利于促进土木工程建设理论的进一步发展。理论上的突破 , 反过来极大地促进了工程实践的发展,这样就使近代土木工程这个工程学科日臻成熟。第一次世界大战以后,近代土木工程发展到成熟阶段。这个时期的一个标志是道路、桥梁、房屋等大规模建设的出现。另一个标志是预应力钢筋混凝土的广泛应用。
3. 现代土木工程时期
第二次世界大战的结束刚好是现代土木工程发展的开端。第二次世界大战结束后,社会生产力出现了新的飞跃,现代主义运动取得了全面胜利。现代科学技术突飞猛进,土木工程进入一个新时代。在近 40 年中,前 20 年土木工程的特点是进一步大规模工业化,而后 20 年的特点则是现代科学技术对土木工程的进一步渗透。
二、土木工程理论、材料及技术的发展
通过多年来实践探索,土木工程的发展日臻完善。在科学理论方面,理论研究精密化,计算力学、结构动力学、动态规划法、网络理论、随机过程论、滤波理论的成果,随着计算机探讨土木工程发展趋势的普及而渗进了土木工程领域。结构动力学也已发展完备,荷载不再是静止的和确定性的,而被作为随时间变化的随机过程来处理。静态的、确定的、线性的、单个的分析,逐步被动态的、随机的、非线性的、系统与空间的分析所代替。电子计算机使高次超静定的分析成为可能,进而使得高层建筑中框架 、剪刀墙体系、筒中筒体系空间工作和大跨度的桥梁得以实现。大跨度建筑的形式层出不穷,薄壳、悬索、网架和充气结构覆盖大片面积,满足种种大型社会公共活动的需要。从材料特性、结构分析、结构抗力计算到极限状态理论,在土木工程各个分支中都也得到了充分发展。理论研究的日益深入,使现代土木工程取得了许多质的进展。在工程材料方面,标号为 500 ~ 600 号的混凝土已在工程中普遍应用,而轻质、高强化的混凝土成为大跨、高层、结构复杂的工程的新要求。高强钢材与高强混凝土的结合使预应力结构得到较大的发展,先张法和后张法的预应力混凝土屋架、吊车梁和空心板在工业建筑和民用建筑中广泛使用。同时铝合金、镀膜玻璃、石膏板、玻璃钢等工程材料以现代科学技术的进步为背景发展迅速,为大跨、高层、结构复杂的工程建设提供了全新的支持。在施工技术方面,种种现场机械化施工方法发展得特别快。同步液压千斤顶,滑模,直升机安装天线,用一群小提升机同步提升大面积平板的升板结构等一系列施工方法广泛应用。此外 , 钢制大型吊装设备与混凝土自动化搅拌楼、输送泵等相结合,形成了一套现场机械化施工工艺,使传统的现场灌筑混凝土方法获得了新生命,在高层、多层房屋和桥梁中部分地取代了装配化,成为一种发展很快的方法。
三、土木工程发展新方向
引言
土木工程是指房屋、公路、铁路、桥梁、水工、港工、地下等工程的总称。土木工程对国家的经济建设和人民生活的影响非常明显和重要。土木工程密切关系到人类赖以生存和繁衍的四大基本要素:衣、食、住、行,为人类提供住宅、宾馆、公寓、衣料生产贮藏基地、食品冷库、公路、机场、铁路、港口、码头、厂房、实验室等现代人类生活和发展的必要场所空间。
1 土木工程的历史
1.1中国土木工程的历史:远在上古时期,中国古人类就在野处穴居,为了避免野兽侵袭,有巢氏(中国的传说中的巢居的发明者),才教古人离开天然岩洞、构木为巢,居于树上。我国古代土木工程多采用土、石、木等材料建造,建造技术和艺术造型达到当时极高的成就。像长城、赵州桥、都江堰等都是具有代表性的中国古代土木工程的杰作。
1.2 世界土木工程发展历史:在欧洲,大约8000年前已开始采用晒干的砖;凿琢自然石的采用,大约在5000~6000年前;至于在建筑中采用烧制的砖,亦有3000年的历史。世界古代的伟大建筑,以公认的七大奇迹最为引人注目,它们都建于公元前600年~公元前200年,且均为石材建造,大都用于宗教、军事和航海。且都是建于当时经济和科技非常发达的地区,说明土木工程的发展与经济繁荣和科技进步是密不可分的。
2土木工程的现状
2.1世界现状:随着19世纪中叶钢材及混凝土在土木工程中的开始使用,以及20世纪20年代后期预应力混凝土的制造成功,建造摩天大楼、大跨度建筑和跨海峡1000m以上的大桥成为可能。目前,世界上最高建筑是中国台北的101大厦,总高度为508m。近代体育事业的蓬勃发展也使得大跨度房屋在世界各地如雨后春笋般涌现。
2.2 中国现状:回顾20世纪特别是改革开放20年来,我国建设取得举世瞩目的辉煌成就。改革开放后在我国大陆建造了许多高层建筑,目前我国最高的建筑是世界排名第4的上海金茂大厦。其他具有代表性的高层建筑还有深圳的地王大厦。在特种结构方面,我国有4所电视塔排在世界前十位,其中1995年建成的上海东方明珠电视塔以468m的高度排在世界第三位。为迎接2008年的奥运会,北京将建设一大批大跨超长建筑,像国家体育场“鸟巢”结构、国家游泳中心“水立方”、国家大剧院等。无论在工程结构的改革、建筑功能使用、新技术和新材料的采用上及合理组织施工方面,还是在抗震分析和计算机程序应用上及有关抗震控制试验研究上,我国均达国际先进水平。
3未来土木工程的发展
3.1指导理论的继续发展。在可以预见的将来,土木工程工程技术理论的核心部分仍然是力学,新的分析方法和新的数值处理方法将是土木工程中力学的突破方向。在对复杂结构、流体介质等情况下的受力分析和近似上,现有的方法仍然具有很大的局限性。更加专门化的数学在将来也应该有很大的发展,用以处理土木工程技术中复杂的数值问题。更先进的电子计算机的应用,使得对复杂的情况的模拟更有把握,更接近于现实。力学也会突破宏观框架,向微观发展,控制论,虚拟现实等技术也在力学中加深影响。另一方面,土木工程学科将向周围继续发散,与材料,环境,化学,电子信息,机械。城市规划,建筑等相关学科进一步的交叉,融合,互相支持,互相服务。土木工程内部的次级学科也同时会在现实需要的推动下产生出新的学科。
3.2工程实现的变化。土木建筑的最终目的是建设出合乎设计要求的工程构造物,从设计到成果中间需要一个很长的工程实现的过程。这也是土木工程一个重要的组成部分。甚至可以说是土木工程最重要的方面,有了好的理论和设计,没有好的工程实践,一样不会产生一个优秀的作品。
信息时代正在迎面走来,其他学科和其他方面的新观点新技术,必然的也会影响到土木工程。并且为这一传统学科注入新的活力。包括控制理论,施工技术,新材料,环境工程,经济理论等等。
全过程信息化。信息化的特点将更深的渗透到未来的土木工程中,重点不仅仅限于CAD方面,也包含对工程进度的管理、运行中数据资料的收集,分析,整理;对建筑物结构,强度,可靠性的分析和相应对策的决策等。这些也是主动控制和智能化实现的基础。
可持续发展和人性化。这两个要求是与社会经济的发展相适应的,社会的发展要求更加充分地合理的利用资源,社会生活水平的提高也提高了对土木建筑设施人性化的要求。整个土木工程过程是建立在对资源和能源的不断消耗上的,在可持续发展成为整个社会的主题的时候,土木工程也必然地要面对这个问题。对资源和能源的节约,包括在建设中的和使用过程中的,成为土木工程以后的一个方向,这要求有良好的设计和有效的运作管理机制,土木工程构筑物在它的整个寿命周期,从规划,设计,建造到建成后的使用,维护,拆除都要尽量的将对环境的影响降到最小,同时尽可能大发挥它的社会经济效应。这对土木工程提出了新的要求。
3.3主动控制技术。迄今,绝大部分的土木工程建筑都是被当做一个静态的,被动的物体。对周围环境的影响,如风动,温度变化,突发事件等只能依靠自身的结构进行被动的抵御。显得缺少灵活性和应变能力。今后土木建筑设施的一个发展方向之一就是主动控制技术在建筑构造物中的应用。运用计算机技术和模糊控制技术,以及一些预设的控制结构。使得建筑物能够对各种环境因素做出适当的反应。
4结束语
土木工程当今的发展是人类智慧的成果,土木工程是为了人类存在而存在.坚持可持续发展道路,努力创新,土木工程定会走向新的高峰!
参考文献
[1] 丁大均,蒋永生.土木工程概论[M]. 北京:中国建筑工业出版社,2003
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[4] 刘西拉.从结构工程学科的演变看传统学科的革新[J].科技导报,1992
[5] Concrete Structure for the Future.Proceedings of IABSE Symposium [J].Paris-Versailles,1987
纵观土木工程发展史,土木工程建设在和自然斗争中经历了古代、近代和现代3个历史时期,从最初的萌芽时期和形成时期到如今的发达时期和成熟时期。从最初的简陋住房到如今的多功能超高型建筑,可以说,土木工程业已经发生了翻天覆地的变化。进入21世纪以来,随着科技的发展和人民生活水平的提高,土木工程行业越来越成为国民经济发展的支柱产业,土木工程中越来越体现了技术与创新的作用,谁能在世纪之交把握住土木工程学科的发展趋势,谁就能在知识经济时代开创土木工程学科的新纪元。
1土木工程的涵义
土木工程是指建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称。土木工程的含义可从两方面去理解。一层含义是指与人类生活、生产活动有关的各类工程设施,如建筑工程、公路与城市道路工程、局坝水电和水利工程、铁路工程、桥梁工程、隧道工程、地下空间开发利用工程等。另一层含义是指为了建造工程设施应用材料、工程设备在土地上所进行的勘察、设计、施工等工程技术活动。
2土木工程的发展现状
自从20世纪中叶第二次世界大战结束以来,土木工程业取得了飞速的发展,这时期的土木工程拥有良好的现代科学技术,先进的工程设施体系和持久耐用的建筑材料,并且随着计算机技术的不断提高,也为土木工程的发展注入了新鲜的血液,为此当今的土木工程呈现出以下几个特点:①工程功能化;②交通高速化;③施工过程工业化;④理论研究精密化。为了适应时展的需要,世界各国都建造了很多标志性建筑,例如我国上海的环球经融中心大厦,楼高492米,还有中国台湾的台北101大厦高508米,它们的出现都是当代土木工程师们智慧的结晶,如今,我国新的高楼大厦、展览中心、铁路、公路、桥梁、港口航道及大型水利工程在祖国各地如雨后春笋般地涌现,新结构、新材料、新技术被大力研究、开发和应用。发展之快,数量之巨,令世界各国惊叹不已。
3土木工程的发展趋势
3.1高性能材料的发展
随着未来科学技术的不断发展,钢材将朝着高强、具有良好的塑性、韧性和可焊性方向发展。日本、美国、俄罗斯等国家已经把屈服点为700N/mm2以上的钢材列人了规范;如何合理利用高强度钢也是一个重要的研究课题。单一的材料将难以满足要求,复合材料也就应运而生,另外,材料的功能也将从单一的功能向多功能方向发展,并且为了适应土木领域的可持续发展,材料的使用也必须节能和环保。
3.2计算机应用
随着计算机的应用普及和结构计算理论日益完善,信息和智能化技术将全面引入土木工程,计算结果将更能反映实际情况,从而更能充分发挥材料的性能并保证结构的安全。计算机技术的引入将对土木工程领域的发展产生巨大的改善,其主要有四个方面的改善,分别为信息化施工、智能化建筑、智能化交通、土木工程分析的仿真系统。人们通过计算机技术将会设计出更为优化的方案进行土木工程建设,以缩短工期、提高经济效益。
3.3环境工程
进入21世纪以来,环境问题已经越来越成为人们关注的热点话题,气候问题更是对人们的生产生活产生了巨大的影响,为了更好地满足人与自然协调发展,坚持可持续发展战略,土木工程与环境工程必将融为一体不可分割,城市综合症、雾霾、土地荒漠化、气候变异、冰川消融、海水上升等一系列问题无不与土木工程息息相关,对于当代土木工程师来说,如何有效合理地解决大型乃至超大型建筑建设对环境的污染等问题,必将是土木工程师们在未来重点研究和思考的课题。
3.4建筑工业化
随着建筑业体制改革的不断深化和建筑规模的持续扩大,建筑业发展较快,物质技术基础显著增强,但从整体看,劳动生产率提高幅度不大,质量问题较多,整体技术进步缓慢。为确保各类建筑最终产品特别是住宅建筑的质量和功能,优化产业结构,加快建设速度,改善劳动条件,大幅度提高劳动生产率已是未来发展的必然趋势,为了适应土木建筑领域快速高效的发展,实现建筑工业化是必然的趋势。它的发展有四个重要方向:建筑设计标准化、构配件生产施工化,施工机械化和组织管理科学化。
3.5海底建筑
2010年4月26日,随着中国大陆第一条海底隧道厦门翔安海底隧道建成通车,中国海洋这片美丽而又神秘的领域,在中国土木工程师伟大的探索与创新下,逐渐揭开了面纱,在今后的几十年甚至几百年,海底建筑将会是一种全新的建筑形式,有效利用海底空间是未来土木工程发展的一个必然趋势,同时也对土木行业提出了巨大的挑战。目前在全球范围内,较为出名的海底建筑有马尔代夫的海底餐厅、迪拜的水铁饼酒店,相信在不久的将来,一定会有更多奇特的海底建筑出现。
3.6结构形式
随着当今计算理论和计算手段的进步以及新材料新工艺的出现,为结构形式的革新提供了有利条件。土木工程中一些复杂的结构工程的计算将得到解决,空间结构将得到更广泛的应用,不同受力形式的结构融为一体,结构形式将更趋于合理和安全。
3.7新能源和能源多极化
赵州桥之所以特别,最大的原因在于李春在传统的拱桥工艺上,对赵州桥的拱肩进行了重大改进,也就是课文所说的增加了四个小桥洞。这种大拱加小拱的敞肩拱,除了能增加泄洪能力,减轻桥身的自重外,还符合土木工程的结构力学理论,敞肩拱式结构在外荷作用下,拱主要产生压力,而桥的拱结构支座(也就是拱脚)产生水平推力,在桥两边的支座处的荷载可以传给基础,使构件摆脱了弯曲变形,桥就不会因为上面的荷载而变形导致损坏。说到赵州桥的材料,用密度比较大的砖石去做拱,正好发挥砖石材料受压性能好的特点。而且为了使相邻拱石紧紧贴合在一起,每块拱石的侧面都凿有细密斜纹,以增大摩擦力。这些措施的采用使整个大桥连成一个紧密整体,增强了整个大桥的稳定性和可靠性。就是在结构、材料、理论等力学的完美结合下,才使得赵州桥能屹立一千四百多年不被冲垮、不倒塌,并成为美国土木工程师学会选定的第12个“国际历史土木工程的里程碑”。
各位,从这里可以看出,力学的学习是贯穿于土木工程的学习中的。我在学习土木工程这个专业的过程中,学过的力学有理论力学、材料力学、结构力学、流体力学、土力学、结构动力学、弹性力学等。它们涉及土木工程这个大学科的方方面面。
理论、材料与结构创造出的奇迹
下面我们就来认识土木工程力学的三驾马车吧。
首先说理论力学,这个很简单,就是高中物理力学和运动学知识的延伸。我们现在高中物理书除了电磁学和量子力学的章节不在土木工程学习的理论力学的范畴里,其他的都可以想象成牛顿、拉格朗日、高斯等大家对你的再次鞭策。也就是说,你必须要有高中的力学基础。
材料力学则是伴随着土建材料的发展而形成的。人们在古代早期只能依靠泥土、木料或其他天然材料从事建造活动,像我们熟悉的黄鹤楼、岳阳楼、滕王阁,都是木材料建筑物。到砖和瓦等材料出现后,人工建筑材料开始广泛地被应用于各种建筑中。李冰父子修建的都江堰和一直修到明清时期的中国长城都是其中的佼佼者。19世纪后,钢材开始用于建造桥梁和房屋,最负盛名的埃菲尔铁塔便是一座建于1889年的钢结构建筑,位于法国巴黎战神广场上的镂空结构铁塔,高300米,天线高24米,总高324米。材料的发展使得材料力学发展迅猛,材料力学就是分析材料的几何性质和力学性质,计算出材料的强度,研究其是否能够承受其受到的荷载,以保证建筑的安全性能。
而说到结构力学,最典型的就是我国的木结构建筑。我国的木结构建筑有两大特点,一是木结构大多是榫卯连接,即将木件打造成凹凸结构,再把它们相互扣合,这种结构的建筑很容易按人的空间需求来改建、加建或是迁建,有利于“变”。另一个特点是地上立柱,柱上架梁枋,梁枋上建屋顶。顶部重量就由梁枋到柱,再由柱到地面,墙壁只是起到隔断作用而不承重。由于木结构各个构件之间榫卯连接富有韧性,即便墙倒也能“屋不塌”。这种技术一直流传至今,最有名的榫卯连接建筑要数 2010 年上海世博会的中国馆了。中国馆的整体造型似斗拱,是典型的榫卯结合构件,由斗与拱组合而成,从柱顶探出的弓形肘木叫拱,拱与拱之间的方形垫木叫斗,两者合称斗拱。作为力传递的中介,斗拱能把屋檐重量均匀地托住,起到了平衡稳定的作用。古时候没有力学理论,工匠们也只能口口相传。后人们通过总结将这些内容整理成一门科学,这就是结构力学。
实践是检验所学的第一标准
一、纤维增强塑料筋的优点
纤维增强塑料筋(Fiber Reinforced Polymer rebar,简称FRP筋),这种复合材料是由纤维材料与基体材料按一定的比例混合, 经过特别的模具挤压、拉拔而形成的高性能型材料。以往的土木工程,基本采用钢筋与混凝土,这种材料由于经受不了长时间的空气水分的侵蚀考验,导致一些土木工程出现严重的质量问题,在人们都在为工程建筑感到烦恼的时候,20世纪80年代,国外研制出了纤维增强塑料筋,它具有超强的耐腐蚀性、自重轻、抗疲劳等诸多特点,深受土木工程建设的好评,我国也在90年代开始对纤维增强塑料筋进行具体的研究与分析,也逐渐总结出了纤维增强塑料筋的诸多优点,找到了不同纤维增强塑料筋适应的建筑领域,在研究的同时,也发现了纤维增强塑料筋的一些缺点,并在及时进行研究,努力改正其缺点。据不完全数据统计,在美国的建筑物中,将近50万座桥梁中,有四分之一是因为钢筋锈蚀而严重受损,而国家也为此付出了巨额的费用。为了避免工程的损失,也避免国家支付不必要的费用,专家积极的研究高性能的新型材料,纤维增强塑料筋的出现,解决了土木工程建设中的许多重大问题。在目前的土木工程建设中应用的纤维增强塑料筋主要是碳素纤维增强塑料(CFRP)、玻璃纤维增强塑料(GFRP)和芳纤维增强塑料(AFRP),这几种新型材料被广泛的应用于土木工程的建设中。纤维增强塑料筋有自己独特的优点,例如抗拉强度高,纤维增强塑料筋的抗拉强度是一般普通钢筋的2倍到10倍,有数据显示广泛应用于土木工程中的碳素纤维增强塑料、玻璃纤维增强塑料和芳纤维增强塑料与普通钢筋和高强钢丝的抗拉强度(MPa)分别是:普通钢筋的抗拉强度是400,高强钢丝的抗拉强度是1860,碳素纤维增强塑料的抗拉强度是1650-2601,玻璃纤维增强塑料的抗拉强度是1380-1720,而芳纤维增强塑料的抗拉强度是1200-2070,这些数据充分显示,纤维增强塑料筋在土木工程应用中的抗拉强度优势。其次纤维增强塑料筋有很好的抗腐蚀性能,特别是碳素纤维增强塑料和纺纤维增强塑料在极其恶略的环境下,都能有很好的抗腐蚀性。纤维增强塑料筋还具有无磁性,尤其是表现在阴雨环境中,由于这种优势,纤维增强塑料筋也被使用在一些特殊的领域。另外纤维增强塑料筋的抗疲劳性能也很好,尤其表现在碳素纤维增强塑料和芳纤维增强塑料,它们的抗疲劳性是钢材的3倍。纤维增强塑料筋具有低松弛性,它是用于预应力混凝土结构中时可以减少由于预应力筋松弛而引起的预应力损失。纤维增强塑料筋的优点还有很多,这也是它被广泛应用于土木工程中的原因,而纤维增强塑料筋在土木工程中的应用,也一直是国内外土木工程界的前沿课题之一。我们只有不断的改进与更新技术,才能让我国的土木工程建设得到更好的发展,推动我国工程的整体发展,使我国在土木工程建设领域中更上一层楼,走在世界的前端。
二、纤维增强塑料筋的缺点
纤维增强塑料筋在土木工程的建设中表现出来了很多的优点,也同样表现出了一些缺点,这也是我们需要研究的地方,只有尽量改进纤维增强塑料筋的缺点,才能更好的应用于土木工程的建设中。纤维增强塑料在土木工程建设中表现出的缺点如下,纤维增强塑料筋的弹性模量较小,有数据显示,普通钢筋的弹性模量是210,高强钢丝的弹性模量是200,碳素纤维增强塑料的弹性模量是150-220,玻璃纤维增强塑料的弹性模量是50-65,芳纤维增强塑料的弹性模量是50-120,在以上数据可以看出,与钢材相比较,大部分的纤维增强塑料筋产品弹性模量小,所以纤维增强塑料筋结构的设计通常由变形控制。其次与钢材相比较,纤维增强塑料筋的抗剪强度较低,它的强度仅为抗剪强度的5%-20%,所以纤维增强塑料筋产品在进行连接的时候,要使用特殊的衔接工具进行安全工作,这为我们的连接工作提出了一个很大的难题,但这同时也是我们重点进行研究的问题之一。纤维增强塑料筋的长期耐温性能较差,它不能够在高温下长期使用。以上的一些缺点都是我们在土木工程的建设中,一点一滴总结出来的,我们应该及时发现,及时改正,对纤维增强塑料筋的产品进行进一步的研究,争取克服重重困难,攻克一个一个的难关,改掉缺点。只有这样才能让纤维增强塑料筋在土木工程的建设中发挥自身最大的能力,为土木工程的建设做出最大的贡献。
三、纤维增强塑料筋在土木工程中应用
现在,纤维增强塑料筋被广泛的应用在土木工程中,并在其他的建设领域也得到了广泛的发展,例如在建筑工程中应用,纤维增强塑料筋被作为新建结构的框架,来提高结构性能,还被大量的应用于对古代建筑的维修工程中。纤维增强塑料筋被大量应用于岩土建筑中,由于纤维增强塑料筋的耐腐蚀性特点。在长期潮湿阴暗的条件下,纤维增强塑料筋比钢材的耐腐蚀性强,多被应用于潮汐变化的干湿交替的挡土墙等。纤维增强塑料筋还被应用于桥梁的建设中,由于本身具有较低的松弛型,它是用于预应力混凝土结构中时可以减少由于预应力筋松弛而引起的预应力损失,所以可应用与预应力混凝土桥中的预应力筋,甚至可以用于整个的桥梁建设中去,在桥梁补强加固方面又有一定的应用。碳素纤维增强塑料就被很好的应用于预应力混凝土高速公路的桥梁建设中,而芳纤维增强塑料则被很好地应用于预应力混凝土桥的建设中。此外,在德国的一些桥梁应用了玻璃纤维增强塑料。纤维增强塑料筋不只是在土木工程,在港口、码头的建造结构中也被广泛应用,由于地理位置的特殊性,对于材料要求就更加的强烈,以往的混凝土结构,不适应海洋结构,即便我们采用最后的混凝土层,它的防腐蚀时间也只能维持15年,这与永久和半永久的海洋结构不相符合,而采用纤维增强塑料筋,这个问题就迎刃而解了,因为它具有很强的防腐蚀性,对于海水的长时间侵蚀,有很好的防范效果。
综上所述,纤维增强塑料筋在土木工程中得到了很好的应用,它的一系列优点,使土木工程的建设更加的完善,也被广泛的应用于一些特殊的场所,帮助全世界的土木工程建设解决了很多的难题。它超强的腐蚀性,被广泛的应用在码头、港口的建设中,打败了钢材的低抗腐蚀性,它超强的抗拉强度也远远的超过了钢材,在土木工程的建设中起了很好的作用。纤维增强塑料筋的优点很多,但在土木工程的建设中也同样体现出了一些缺点,它的弹性模量度比较低,尤其是玻璃纤维增强塑料和芳纤维增强塑料,所以它的结构设计通常是由变形控制,还有就是他的抗剪强度较低,所以在进行连接工作的时候,要运用专业的连接工具,这些纤维增强塑料筋的缺点还需要我们一同努力去解决。由于纤维增强塑料筋的独特性能,它以广泛应用在许多的国家,在欧美和日本也已成为研究的热点,纤维增强塑料筋在土木工程中的广泛应用,也同时得到了很多人员的关注与研究,使其发展的越来越好,纤维增强塑料筋的应用,也一定会为我国的建筑领域带来不可小视的综合效果,它也必定会成为一种常用的建筑材料,应用越来越广泛,有很好的发展前景。
土木工程主要是指建设在陆地或水中的、能够为人们的生产生活服务的各类设施,包含房屋、道路、隧道、桥梁以及各种基础设施的建设,涉及到国民生产的不同领域,因此,其在国民经济建设中占据了重要的地位。随着社会的不断进步,土木工程所涵盖的范围也不断拓展,始终适应国民经济发展的步伐。
一、土木工程的发展历程概述
土木工程在原始社会就已经存在,原始先民开凿石洞、开辟道路的行为都属于土木工程建设。随着时代的进步,人们对土木工程的要求越来越高,建造技术也越来越先进。例如我国著名的都江堰、大运河、紫禁城等,都是土木工程的代表作品,将工匠高超的建筑技术与古代审美艺术完美融合在一起,留下了为世人惊叹的宝贵财富。在世界历史上,欧洲先民在五千年前就已经学会利用天然的石料来修建房屋,而且在公元前600年到公元前200年这一段历史中,出现了辉煌土木工程作品,例如,埃及金字塔、巴比伦空中花园等,与中国的万里长城共同被称作是土木工程历史上的七大奇迹。在这一段历史时期,社会经济与土木工程建造技术都有了明显的进步,从而诞生了诸多历史遗迹。由此可以看出,土木工程的发展与经济发展有着密切的联系。到了19世纪中期,在土木工程建设中逐渐采用了钢筋混凝土结构,这是土木工程现代化的重要标志。正是钢筋混凝土的应用,使得建设高层建筑与海上建筑成为了可能,例如世界上最高的建筑迪拜塔,就是借助了钢筋混凝土结构才得以完成的。而随着施工技术的进一步改善以及各种新型施工材料的应用,使得土木工程进入了发展的“黄金时期”。就我国而言,在改革开放以来,建设了一大批世界著名的土木建筑,例如东方明珠电视塔、鸟巢、水立方等。与此同时,我国在交通运输体系建设方面也取得了显著的进步,高速公路、高铁基础设施的建设已经领先于世界水平[1]。
二、土木工程在国民经济建设中的重要地位
近年来,我国土木工程发展迅速,已经逐渐成为了国民经济建设中的支柱产业,对我国经济发展起到了重要的促进作用,是国民经济中的不可缺少的组成部分。土木工程在国民经济建设中的支柱地位主要体现在以下三个方面。
(一)增加就业机会
随着城市化进程的加快,无论是城市还是乡村地区,都启动了大面积的土木工程建设项目。而工程建设项目越多,就越能创造出新的就业机会,为劳动力就业提供更多的岗位,对促进经济增长有着积极的推动作用[2]。
(二)拉动经济投资
当前我国土木工程建设所需的投资较大,其建设完成之后往往能够获得较大的利润,这就为许多投资商提供了投资平台。随着土木工程建设项目的增多,金融投资领域也越来越活跃,对扩大内需、促进国民经济发展有十分重要的意义。
(三)带动相关产业发展
以土木工程为核心,能够促进建材行业、施工机械制造业、金融产业、房地产业等相关产业的发展,具有很强的辐射带动作用,为相关领域提供更好的发展机会,共同为国民经济建设服务[3]。
(四)推动科技进步
科技的发展是社会进步的动力,同样也是国民经济建设中不可忽视的重要力量。土木工程的发展与科技发展密切相关,加强技术创新与改进是提高施工企业核心竞争力的有效途径,而当这些科技转化成了生产力之后,必将有利于国民经济的增长。
三、土木工程的发展趋势探讨
(一)可持续发展趋势
要实现土木工程的可持续发展,一方面要加强对环保节能建筑材料的研究,研发出高质量、低能耗的新型绿色建材,避免在施工过程中大量资源的浪费,同时减轻对环境所造成的影响与破坏,建立人与自然和谐的良性关系;另一方面,要加强钢结构建筑在土木工程建设中的应用,提高各项工程的抗震性与稳定性。钢结构的应用也可以缩短施工周期,并且在后期还可以实现百分之百的回收利用,在很大程度上节约了建筑资源[4]。
(二)信息化发展趋势
土木工程包含了结构工程、岩土工程、交通工程、建筑工程以及环境工程等多种工程形式,涵盖范围广,对工程技术与工程机械要求较高。随着近年来科技的飞速发展,先进的科学技术在土木工程项目建设中的应用也越来越广泛,直接推动了土木工程的发展。而未来科技水平会得到进一步的提高,其与土木工程的结合也会越来越密切,推动土木工程信息化的发展、构建信息一体化的管理趋势能够保证施工的准确性与高效性,有助于改善土木工程的质量,实现行业的稳定发展。
(三)拓展性发展趋势
随着城市化进程的加快,人地矛盾也越来越突出,居民人口的增多导居民人均占地面积大幅度下降。为了进一步缓解人地矛盾,就需要拓展土木工程建设范围,为人类争取更多的生存空间[5]。在未来,土木工程建设会逐渐向地下、高空延伸,建设地下建筑与高空建筑。例如,我国打算在上海市建设高度达到1250米的仿生大厦,以扩大居民容量;沙特王国宁酊在红海附近修建“英里塔”,其高度约为1600米。除此之外,土木工程向海洋、沙漠、太空拓展也成为未来发展的重要趋势。世界海洋面积广阔,具有极大的开发利用潜力。当前各大临海国家开发海上岛屿、填海造陆已经成为了利用海洋空间的重要手段。同样的,沙漠占据了世界30%的土地,也成为未来土木工程拓展的重要目标,改造沙土使之成为绿洲是有效的沙漠开发策略。而随着航空航天事业的发展,人类的步伐已经进入到了太空,我国天宫二号空间实验站发射成功,成为了利用宇宙空间资源最典型的例子。
结语
土木工程与国民生活息息相关,在国民经济中有着重要的支柱地位,对社会经济的发展有着重要的推动作用。因此,我国应当重视土木工程的发展,充分了解其发展历程,分析其对经济发展的影响,并且在市场经济的环境下推出有效的政策与措施,为土木工程在未来的发展营造一个良好的环境。
参考文献:
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[2]马福全,常源朝,孙皓.从可持续发展视角谈土木工程发展现状和方向[J].山西建筑,2016,(14):239-240.
[3]刘越.探讨现代土木工程的特点与未来土木工程发展[J].中国管理信息化,2016,(15):210-211.
前言
为了配合教育部对本科土木工程专业课程设置的要求,土木工程专业在第一学期开设《土木工程(专业)概论》课,旨在对土木工程专业的新生进行专业启蒙教育。几年来,土木工程专业由单一的建筑工程正向着更广泛的“大土木”工程方向发展,如何适应更高层次上的“大土木”工程的教学要求,需要进一步整合与扩展《土木工程概论》课程的教学内容,并积极改进教学方法与手段来提高教学效果,我们进行了不断地探索与实践。
1.在“大土木”工程基础上构建合理的教学体系与教学内容
土木工程是建造各类工程设施的科学、技术和工程的总称,包涵的范围非常广泛,如建筑工程、铁路工程、道路工程、桥梁工程、地下工程、海洋工程、水利工程、港口、码头工程、环境工程等。在这一“大土木”工程范畴内,应构建更宽泛的知识结构体系。经过精心筛选,结合本校土木工程专业的特点,对教学内容进行了适当整合与扩展,形成了简明、实用、合理的教学内容。主要有:土木工程专业概述、土木工程的内涵与发展历史、土木工程中的材料、土木工程的力学与结构概念、各类土木工程概述、土木工程中的灾害、木工程的展望、土木工程专业的教学安排与学习方法。这些教学内容安排由浅入深,逐步引导学生全面了解土木工程的类型及其各类工程领域的基本内容和发展情况,初步具备土木工程建设的基本知识;使学生清楚自己所学专业的人才培养目标、课程设置与进程安排,明确教学要求与努力方向,建立理论与实践相结合的学习理念,为学生今后积极主动地学好本专业课程打下良好的基础。
2.注重对学生工程意识与专业素质的培养
土木工程的综合性、实践性比较强,要求工程技术人员要具有很强的工程意识和专业技能。专业技能有待于日后不断学习与实践训练得到充实,而工程意识的养成非一朝一夕之功,它是集专业知识、技能、经验、甚至是教训的不断积累而逐渐形成的综合素质。在现阶段,学生还没有积累足够的专业知识与技能,主要是使学生建立完整的工程概念并从专业角度理性分析问题的意识。例如:在讨论房屋工程的建设过程时,介绍它包括规划、审批、勘察、设计(建筑、结构和设备)、施工、验收、交付使用等阶段,使学生清楚工程建设的过程是各部门、多工种全面协调合作的过程,牵一发而动全身,从而建立统筹整体、协同工作的大局意识。工程意识的培养关键在于教学过程中不能照本宣科,而要理论联系实际,灌输实际工程具有系统性和完整性的思想,使学生对土木工程有一个感性认识,形成一个完整的工程概念,树立专业的思维方式,为工程意识逐渐形成日后的自觉行为打下坚实的基础。
3.适当引入工程美学教育,突出“美学育人”的功能
当今中国理工科高等教育中美学教育缺失现象比较严重,人们一提到土木工程,就认为是“土”和“木”的简单结合,仿佛我们培养的就是“又土又木”的工匠;土木工程冰冷、死板的外表使人们似乎处于钢筋水泥的“丛林”中,缺少艺术气息。其实,土木工程既是物质产品也是艺术品;工程技术的实践过程也是艺术的创作过程,所以,在授课过程中应适当引入工程的美学教育。通过史诗般的土木工程发展史、大量丰富的世界著名建筑典范、千姿百态的桥梁工程、功绩卓越的建筑大师与桥梁专家的不凡人生来激荡学生的心灵,激发学生对本专业的热爱及对美好未来的憧憬;这些静止的建筑与桥梁工程犹如凝固的音乐,与人文历史相结合,增加工程教育的“文化”内涵,突出“美学育人”的功能,学生从中既领略了工程博大精深的艺术内涵,又树立了实用与审美、技术与艺术结合的工程设计理念。
4.改进教学方法与手段是提高教学效果的关键
《土木工程概论》课的内容繁杂,涉及面广,图片丰富,叙述性强,如果以课堂灌输的方式教学,不仅教师讲的口干舌燥,而且学生听得枯燥乏味,为了提高教学效果,关键是要采取灵活多样的教学方法与手段。
4.1 利用多媒体教学
以多媒体为载体,通过丰富的图片、视频和动画等素材实现理论知识与工程实际的结合,使学生对土木工程的知识结构、应用领域和发展动态能够有比较清晰的了解和感知。制作与教学内容相符的教学课件,通过大量直观明了的图像配合抽象内容的叙述,并结合参观进行现场教学,如充分利用校内实践教学基地(如土木工程模型室、材料样品室、施工工艺操作实践教学基地等);或者通过参观校园内的现有建筑及建筑工地现场等进行现场教学,使学生的工程意识得到极大提高。其次,可观看与土木工程有关的DVD录像片,欣赏优雅闻名的悉尼歌剧院、令人惊叹的埃及金字塔、气势恢宏的故宫建筑群、雄伟壮观的万里长城、融合最前沿技术的奥运场馆(鸟巢、水立方)等,这些古今中外优秀的工程范例深深吸引着学生,激励学生为之奋斗,既对学生进行了工程美学教育,也增强了学生的学习动力与社会责任感。
4.2 结合问题式教学,使学生养成查阅文献的学习习惯
“填鸭式”的课堂教学使师生间缺少必要的互动与学生的独立思考,况且学时有限,学习知识光靠老师课堂传授是远远不够的,采用问题式教学可启发学生深入思考。如古代土木工程离我们较远,讲起来比较抽象、乏味,若提问:山西应县木塔为何历经多次大地震仍完好无损?埃及金字塔在历史上有什么作用?古人是怎样开采如此巨型石材的?又如何建造高程如此精确的工程的?这些问题既活跃了课堂气氛,又能激发学生的学习兴趣。教师也可留些问题让学生课后解决,如在“土木工程中的灾害”之“地震”一节中,在讲解地震发生的原因、危害及抗震防震的方针及措施等问题后,联系1906年美国旧金山大地震,1923年日本关东大地震,1976年唐山大地震,再让学生回去查阅5.12四川汶川地震的发生原因、强度等级、危害范围、社会影响(包括心理方面)等文献,并思考今后如何防震减灾,作为工程技术人员应肩负起哪些社会责任等。学生通过查阅资料将课本知识融会贯通,学会汲取前人或他人的知识,提升理性的思维能力;并通过撰写读书报告或总结报告,训练学生写作的能力,为今后书写摘要、论文、报告等文章奠定写作基础,养成遇到问题查阅文献的学习习惯。
5.结语
总之,《土木工程概论》课的内容十分庞杂,而实践性、综合性又强,需要在“大土木”工程要求的基础上建立合理的教学体系和教学内容,引入工程美学教育,通过现场教学和参观等实践环节,采取灵活多样的教学方法与手段,激发学生浓厚的学习兴趣,使学生形成完整的工程脉络,具备初步的专业知识,引导学生顺利迈进专业的大门。
注:本文作者宿晓萍为在读博士。
课题项目:本谭题得到吉林省重点学科建设项目支持,吉林省重点实验室建设项目支持。
一、前言
土木工程专业是一门覆盖面广,与其它学科关联较多、融合紧密的实践性较强的学科。结合土木工程专业的特点,在人才培养定位上,要体现高等教育与社会发展的关系,要突出“适应性宽、动手能力强、富有创造性”的特点,这就要求学生具有丰厚的理论基础,开阔的知识视野,能跟上未来科技发展的步伐。为了实现这一培养目标,培养新时代需要的土木工程人才,广东工业大学土木与交通工程学院始终以培养高素质的创新型土建专业人才为育人目标,通过打造学生创新实践平台、构建科技活动体系、发挥学术竞赛作用,联合企业社会力量,着力培养学生的创新思维与实践能力,培育“善创想、敢创新、能创业”的适应时代要求的学生,人才培养特色鲜明,成效显著。
二、广东工业大学土木工程专业人才培养要求
广东工业大学土木与交通工程学院对土木工程专业本科学生的培养要求是:“既有扎实基础,又有知识拓宽能力的工程应用型人才。”本专业立足于广东,面向全国,主动服务地方经济社会发展,培养具有扎实的理论基础和专业知识,具有较强的应用能力,掌握现代化土木工程技术,具有创新精神的土木工程高素质应用型人才。在人才培养方案设置方面,充分体现了“厚基础、宽专业、强能力、高素质、能设计、会施工、懂管理、适应广、后劲足”等土木工程专业应用型人才特征的要求,重视创新创业意识与综合素质的培养,为实现大众创新万众创业创造条件。
三、人才培养目标的实现路径
为了实现土木工程专业的人才培养目标,我院始终坚持第一课堂和第二课堂相结合,同时把学生思想工作纳入人才培养体系,形成了立体式的人才培养路径。
(一)第一课堂:培养学生宽厚的专业知识
1、掌握扎实的基础知识,发挥学科潜力。从事土木工程的人才必须具备较强的数理化、外语、材料性能、结构、计算机科学基础知识。二十一世纪是一个信息时代,知识积累以及技术发展的速度都很快,学生在校短短几年时间里所学到的知识远远不够,加之目前有些课本教材内容的滞后性,使大学生在学校学习的知识可能面临老化的危险。为开放国内建筑市场的需要,建设部对建筑工程勘察设计及施工质量验收规范进行重大调整,国家大力提倡绿色建筑设计、施工,为了解决能源,在民用建筑工程领域进行建筑节能强制性设计,加强工程建设标准化工作,与国际建筑市场接轨,而这些较新的知识内容学生通过教材是学习不到的,这就需要通过讲授专题,扩大学生学习的知识内容,培养学生的创造性。所以,在制定培养目标时,要求学生不但专业基础知识扎实稳固,而且具有分析问题、解决问题及技术创新能力,有在实践中发展工程技术学科的潜力,更好地在高科技发展中立足,适应市场经济的发展。
2、明确工程技术应用方向,构造专业知识结构。拓宽专业知识,是多年来教育界不断研讨的课题。土木工程专业具有广泛的知识覆盖范围和知识内涵,因此,在培养目标上要确立宽窄合适的技术应用方向,并建立与之相适应的教学体系。从专业结构模式方面探讨,可以结合土木工程设计、施工、管理等知识,综合分析研究课程设置,拓宽土木工程知识面和生产施工工艺过程。尤其是目前我院土木工程专业的毕业生大部分分配去了施工单位的现实情况,更应该加强学生对施工技术和施工组织设计等方面内容的学习,在施工技术的教学上,应当考虑到教材内容的滞后性,增加大学生去施工现场从事实践活动的教学环节,培养大学生的动手能力和实际操作能力,从而激发大学生的创新能力。
3、拓宽知识面,培养实用型人才。由于社会经济发展和对土木工程专业人才要求,土木专业人才在社会中角色随时间发展而改变。一份报告表明“土木工程学生毕业后的5~10年内可能从事技术工作,10~15年后从事经济管理方面工作的会占较大的比重,20年以后社会问题的重要性将会突出出来”。在市场经济的背景下,土木工程技术人员不仅要直接从事管理工作和经济活动,而且要具有一定社会活动能力,这就需要在专业调整中考虑到工科和文科知识的兼容,紧跟时代的发展和根据中国同世界经济接轨的需要,培养学生具有独立应付未来环境变化的能力,使学生具有复合型知识结构,成为社会发展所需要的实用型人才。
(二)第二课堂:培养学生扎实的创新能力
1、联动师生,打造平台培育创新意识。学院以学生为主体,以专业教师为主导,以组织化的管理与创新氛围的营造为支撑,成立了学生创新工作室,延伸课堂教育,打造专有平台培育学生的创新意识,提升创新基础能力。学生创新工作室脱胎于学院的兴趣社团“创想工作室”,聚集了具有科研兴趣与实践热情的学生,形成一定的群众基础。学生创新工作室接受本科生与研究生创新创业团队进驻,为学生提供办公设备与实验条件,便于学生开展课题研究或者项目研发。通过指导教师的教育、启发与引导,学生之间的相互启迪、促进与竞争,激发学生的研究兴趣与创造潜能,锻炼学生的创新思维,树立创新品格与团队协作精神。
2、构建体系,丰富活动强化创新能力。学院积极承办学校学术科技节活动,并始终以“专业特色显、科技含量高、文化氛围浓”为导向,学院策划举办了一系列学生学术科技创新与创意文化活动,通过整合提升,创办了系列活动品牌“鲁班节”,以我国古代著名的土木工匠、发明家鲁班命名,旨在弘扬善于发明创造的“鲁班精神”,鼓励广大学子培育科学创新精神,增强实践动手的能力。经过这几年的发展改革,“鲁班节”科技创新系列活动已形成力学架构大赛为核心,多项与专业相对接的比赛并存的活动体系。
3、以赛代培,拓展渠道孵化创新项目。除了搭建课外科技活动平台,营造浓厚的创新实践氛围,学院还鼓励学生积极参与各级各类科技创新比赛,例如全国周培源力学竞赛、“高教杯”全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、全国大学生结构设计竞赛、全国测绘工程测量技能大赛、中南地区高校土木工程专业结构力学竞赛、“广厦杯”粤港澳高校结构涉及信息技术大赛、广东省大学生结构设计竞赛等国家级、省级竞赛。学院以参赛为契机,检验育人成果,拓展育人途径,进一步提升同学们运用理论知识,实际动手操作,凝练创新成果等方面的能力,全面增强综合素质。依托各类比赛,学院开展赛事宣讲、专业辅导、优秀作品展示与评比表彰等,有效提升各项赛事的群众基础。此外,选拔一批创意好、技术含量与实用价值高的学生作品,组织专家教授进行重点技术指导与资金资源支持,参加“挑战杯”竞赛等重点国家级竞赛,以赛促学、以赛促教、以赛促创的人才培养模式成效显著。
4、协同校企,聚集资源助推创新成果。学院积极开拓途径,与行业龙头企业开展广泛合作,建立多个校外学生创新实践基地,协同社会力量,开展产学研合作,提升学生的整体创新与实践能力,吸收企业资金赞助,用于支持学生参与学术科技创新实践活动,表彰优秀学生等。在我院的推动下,学校与广东中山环宇实业有限公司共同建立了国家级工程实践教育中心(校外实习基地),中心成立十多年来,为教师进行实践教学、学生开展实习实训、参与科技竞赛等提供了活动场地、实验设备、学习模具、企业导师、后勤服务等环境与人员保障,成为我院开展实践性教学活动的重要平台。组织学生参与各类企业实践实习活动,或依托企业生产需求开展科研项目,邀请企业技术及管理人员为学生做主题讲座或项目指导,通过多项举措引入企业加入学生创新培养,引导学生开展贴近生产及研发需求的科技创新活动,进一步增强学生与企业的沟通,解决学生创新资源及活动不足的难题,开创学生、学院与企业共建共赢的良好局面。
(三)基于专业特色的思想政治教育
对土木工程专业学生开展思想政治教育,我们强调学生应做一个“又土又木”的专业人才。一方面,要求学生学好“土木”专业课程,另一方面要求学生在为人处世上也要体现“土木”特色。其中,以“土”为本,要求学生要接地气,少一些花哨的“洋气”,多一些脚踏实地的“土气”;以“木”为魂,要求学生要懂得“木讷”的精髓,孔子曰“君子讷于言而敏于行”,土木专业的“木”就是要做一个“木讷”的人才,即“纳言、敏行”。
四、人才培养取得的成效
我院通过“第一课堂+第二课堂+思想政治教育”的立体式人才培养,学生培养取得了较为显著的成效。近年来,我院本科生成功申报了“大学生创新创业训练项目”100多项,学生积极参加“挑战杯”、全国大学生先进成图技术与产品信息建模创新大赛、数学竞赛、力学竞赛、结构设计大赛、结构设计信息技术大赛等各种竞赛中等课外科技竞赛和实践活动,综合能力得到了良好的锻炼和提高。学院重视对学生实践能力和创新能力的培养,先后在相关大型企业建立了多个校外教学实习基地。始终立足学生的成长成才需要,与专业相关的行业领域保持紧密联系,充分利用社会资源,优化职业生涯规划教育,创新就业服务形式,增强就业工作成效,助力广大同学充分挖掘自身优势,顺利走上工岗位,开创美好未来,总体就业率连续五年达到99%以上。
参考文献
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基于上述认识,为了达到让学生在具备专业技能的前提下,具有创造性思维的能力,课程教学改革的教学思想主要是在按照科学体系安排课程的同时,尽量体现桥梁工程技术自身的特点,以建造技术贯穿课程安排。在教学内容上,将重点主要放在,对现有桥梁设计与施工方法的形成过程上,通过分析目前已有桥梁的构造、设计方法、施工方法形成过程中前人所经历的成功和失败,找到目前桥梁工程结构常规做法的合理性与缺点。
二、新桥梁工程专业课程方案设计
土木工程专业的基础及专业基础课程在一二年级的平台课上统一安排,桥梁方向的专业课在此基础上进行。专业课的教学目的就是要使学生综合运用所学基础知识,学会按照工程特点进行思维的方法,了解桥梁结构体系可能的创新方向。
新课程设置方案具有如下特点。
1.针对学生计算能力强、构思能力弱的问题,增设桥梁概念设计课程
该课程主要结合一个随堂的课程设计,在专业课的一开始,着重介绍桥梁与使用要求、建设条件、受力体系、材料应用等的关系,培养学生的思考与构思能力。课程讲解过程中配合随堂的课程设计,在方案概念构思的各个环节上,开展若干次课堂讨论。
2.桥梁工程课程的教学内容做了较大调整
将桥梁工程课程按照结构体系开展,上学期主要介绍梁式桥,下学期介绍拱桥、斜拉桥、悬索桥。在某一种结构体系下,综合介绍公路、铁路桥梁由于荷载不同的特殊要求,不再分钢与混凝土桥,而是强调在不同条件下如何根据不同材料自身的特点进行综合利用,任何桥梁体系条件下都强调架设方法与桥梁受力、构造的关系。在桥梁设计计算方面,缩减计算方法本身的介绍,着重强调计算方法与构造特点与施工方法之间的关系,培养学生习惯于在结构设计中对结构进行全面思考。
3.将钢与组合结构桥梁课程进行了压缩,去除关于大型桥梁结构体系部分的内容,着重介绍钢与组合结构桥梁的特殊构造以及特殊的计算分析问题。
4.将道路工程、桥涵水文由选修课转设为必修课,加强学生对使用要求与建设条件的认识。
5.针对中小跨度桥梁大量使用连续梁桥的实际情况,增设连续体系梁桥课程设计,要求对连续梁桥进行合理跨径布置,并利用现有桥梁结构分析软件对桥梁施工及运营过程进行结构受力分析与配筋计算。
6.将桥梁施工中关于桥梁架设总体思路的部分转移到桥梁工程课的相关结构体系中去,将具体的各种桥梁施工工艺独立出来,转化为选修课。
7.将原来的桥梁结构电算课程转化为桥梁结构计算,设为选修课,着重介绍复杂桥梁结构的施工与运营过程分析原理。
8.针对各课程知识点衔接的问题,在课程学时分配上采取“节段式”时间安排,将较少学时的课程集中在半个或者1/3学期进行,而不是以往的通过单双周间隔将课程分配到整个学期。
三、桥梁工程课程教学大纲的修订
在上述课程设置方案中,桥梁工程课程教学内容是改革的关键,新大纲的编制中充分体现了对学生工程思考能力培养的要求,将各种工法、算法、构造方法的演变作为教学的重点。表3为桥梁工程(上)教学内容。在桥梁工程专业方向专业课程设置方案的研究过程中得到如下结论。
1.桥梁工程专业课设置的过分理论化,阻碍了学生创新思维能力的培养。
1 力的概念
“力”作为物理学中一个十分重要的基本概念,是指物体之间的相互作用。当一个物体受到其他物体的作用后,物体获得速度或者发生的变形我们都称之为“力”。在力学的范围内,我们将物体形状以及体积的变化称之为形变,而将物体的速度变化(包括速度大小以及方向的改变,即产生加速度)称之为运动状态的变化。力作为物体或物质之间的相互作用,当一个物体受到力的作用后,一定存在另一个对其施加这种作用的物体,我们将前者称之为受力物体,而后者则成为施力物体。只要存在力的作用,就一定存在受力物体和施力物体,并且施力物体也是受力物体,而受力物体也是施力物体。力是看不见摸不着的,是由人们在长期的生活实践中逐步建立起来的。
2 建筑力学的任务
建筑力学的任务就是:使所设计的建筑必须是一个结构,且其结构构件(主要是杆件)要既安全可靠(即满足刚度、强度、稳定性的要求)又尽可能地节约使用原材料,以达到最大经济。
3 建筑力学的研究对象
建筑力学的研究对象为建筑(工程)结构和构件。结构:建筑物中承担荷载的体系(承重骨架)。如:梁柱体系、板壳体系、网架体系、水塔、桥梁、土坝、挡土墙等。构件:组成结构的各单独部分。如:基础、柱、梁、屋面板等。
4 建筑力学在建筑设计中的作用
建筑师要设计出适用、经济、美观的建筑物,必须具备美学、艺术、生成等各方面的理论知识。其中包括建筑力学和结构方面的知识,以便在建筑设计工作中能够选择合理的结构形式。在安全和经济的前提下,实现自己的建筑构思,体现力与美的完美结合。
建筑师要在各专业工程师之间做好协调工作,在初步设计阶段作出选用何种承重结构的决定,向结构工程师提出合理的结构要求,在整个设计过程中与结构工程师共同研究和解决建筑和结构之间可能出现的矛盾。
例如:要建造一栋展览馆。当场地、层高、跨度等确定后,屋架选用什么形式、哪些位置放置梁等问题,都要用到结构的知识,而结构受力知识的基础是力学。
5 建筑力学的发展过程及应用实例
一切研究对象受力和受力效应的规律和应用的学科总称就是力学。所谓的七大自然科学是指力学、数学、天文学、物理学、化学以及地理学和生物学。
力学最早是起源于观察自然现象以及在生产劳动中的经验。从新时期时代开始改善巢居穴的条件开始,一直到17世纪中叶前是土木工程从萌芽到发达的时期,这个时期奠定了静力学也就是平衡理论的基础。古希腊的阿基米德系统研究了杠杆平衡、水中物体重心位置受到的浮力等,并且对他们的基本规律进行了进一步的确定。随着古代文明的发展和社会进步不断的创造的无数伟大的工程建设,已经成为灿烂古代文化的重要组成部分。
土木工程从17世纪中叶一直到20世纪的三百年间得到了迅速的发展,不仅脱离了经验阶段,同时还形成了学科的理论体系。在建筑以及灌溉的劳动过程中,人们通过使用杠杆、斜面以及汲水等器具逐渐积累了对物体平衡受力的认识,而伽利略和牛顿所阐述的力学原理是近代土木工程发展的起点。土木工程作为一门学科,也是逐步建立起来的,而其前驱是法国。为了培养建造道路、河渠以及桥梁的工程师,法国于1716年成立了道桥部队,1720年成立了交通工程队,并且在1747年创立了巴黎桥路学校。但是当时的工程师与古罗马时代的人们一样,对于构件的尺寸仅凭借经验和臆断进行决定。
1856年,发明贝塞麦转炉炼钢法后,土木工程中越来越多的应用到钢材,这也成为土木工程的第二次飞跃。18世纪下半叶发生的规模宏大的产业革命,为土木工程提供了性能优良的建筑材料以及施工机具。随着波特兰水泥的制成,形成美观的工程结构以及混凝土给建筑物带来的新的经济,19世纪20年代土木工程迎来了第三次飞跃,这时的土木工程产生了新的施工技术以及工程结构的设计理论。
第二次世界大战后的40多年间,随着社会生产力的飞跃发展以及出现突飞猛进的科学技术,土木工程也进入了一个崭新的时代。土木工程前20多年的最大特点就是进一步扩大工业化规模,而后20多年则是对土木工程进一步渗透现代科学技术。规模极大的工程成为这一时期的代表,如1974年美国建筑的西尔斯大厦(高443米)、1975年加拿大建筑的多伦多电视塔(高553米)、1980年英国建筑的亨伯桥(跨度1410米的悬索桥,)、1988年日本青建造的函海底隧道(长53.85千米)、1993年中国建造的杨浦大桥(跨度602米的斜拉桥,)。这些工程其特征是工程功能化、城市立体化、交通高速化,适应了社会经济发展的需求,在这些特征的影响下,构成土木工程的材料、施工和设计理论3要素也出现了新趋势,理论研究精密化、材料轻质高强、施工过程工业化。
6 结束语
土建工程力学应用是一门研究物体平衡规律以及构件及结构的强度、刚度和稳定性的科学,它涵盖了刚体静力学、材料力学和结构力学的主要内容,土建工程力学应用所研究的问题主要有三类:第一类研究物体的平衡规律:第二类是研究力使物体变形的规律,即研究作用在物体上的力与变形之间的关系;第三类是研究结构的承载能力问题。建造建筑物前,依据学到的分析及计算方法对建筑构件进行受力分析从而确定构件具体尺寸大小、材料及排列,计算后制作的构件能满足,能安全正常使用,不易破坏及产生过大形变,节约材料成本,降低工程造价(经济)。
总结:建筑的发展和力学是不可分的,可以说没有可靠的力学与结构分析就没有安全而又实用的优秀建筑。尤其是对于现代建筑的意义更为重要,每一座好的建筑建造前都要通过很多次的实验验证。如何用最少的材料建造最安全适用的房屋是有一套过程的,通过对建筑模型的力学分析,如它的抗弯能力,弹性性能等。尤其在一些大型桥梁建筑中使用的钢筋结构和拉杆等,在长期的负荷作用下如何保持结构的受力均衡和稳定,在做工程建造前必须有着严密的计算分析及准备方案。例如,在建设青藏铁路时,为了保证铁路地基的长年冷冻状态,在铁路两旁的地基中插入了数千根散热棒,否则地基会由于长期的工作解冻,坍塌裂缝,造成铁轨受力不均,造成不可预计的损失,这些都是要在实际工程中考虑和解决的问题,只有正确地利用力学才能把一座座优美坚固的建筑呈现在大地上。
参考文献:
[1]石立安主编.建筑力学[M].华中科技大学出版社,2011-08-
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近年来,就业市场有两种现象引人关注,一是大学生“就业难”与“技工荒”并存;二是大学生找工作难与用人单位招人难并存。这些现象的出现,反映了大学生就业的结构性矛盾。
有关专家认为,由于高校一些专业设置不合理,导致了大学生供给与需求的突出矛盾。一是专业设置与市场需求错位,专业改造步伐缓慢。二是教学教育体制和方法老套,存在“重理论、轻实践”现象,导致毕业生不同程度地缺乏适应社会的能力。
作为教育工作者,培养教育创新意识,加强实践教学环节,以培养高素质、实践性强的大学生,才能从根本上缓解现如今的大学生就业难的问题。因此,在当前大学生就业形势异常严峻的情况下,培养大学生创新能力具有十分重要的意义。
一、加强实践教学,注重学生创新能力培养
工程实践是创新的基础,工程实践的能力是创新能力的前提,“欧美国家土木工程专业培养的特点是以宽度为主,强调学生知识结构的完整以及自主学习的能力和实践的能力”。欧美国家土木工程职业工程师的培训任务很大程度上由企业承担,而我国工程界土木工程专业毕业生职业培训方面还有所欠缺,同时,施工企业等单位都是从自身经济利益出发,要求毕业生必须具备相应的工作技能,且有一定的工作经历。市场需求的压力促使我国高等院校必须锻炼学生的实践能力。因此,应做到土木工程专业实践教学体系的设置与企业要求接轨是非常必要的。
实践环节是土木工程专业教学中的一个重要环节,在培养学生理论联系实际、综合动手能力和创新能力方面有着不可替代的作用。目前,我院土木工程专业本科(四年)设置的集中性实践教学环节包括:实验教学、课程设计、认识实习、生产实习、毕业实习与毕业设计、社会实践和社会调查等,各类实践性教学环节超过40周。应该强调的是这40周实践教学环节中,学生所接受的技能训练比一个本科生在企业中两年所接触的业务范围要宽厚得多,这是一种实际工作经历,但在实施过程中,必须严格管理,才能确保毕业实习质量。对于专业实习,由于学生人数多,我们采取了分散式实习方式,学生自主联系实习工地,在整个实习中,学生真正变为主体,成为主角,充分发挥他们的积极主动性和自主性,这有利于锻练他们适应社会的能力,对于实习过程的管理,系里成立了实习教师指导小组,不定期地进行实地考查,实习结束后,学生应提供实习单位的实习鉴定,实习日记和实结报告,并抽取部分学生进行答辩。
通过实践,我们认识到:对于分散式专业实习,关键的问题在于严格的管理和完善的规章制度,只要真正调动了教师和学生两方面的积极主动性,分散式实习能达到比传统实习方式更好的实效。学校开设的各种实验课程,目的在于让学生通过实践促进对理论知识的深入理解,熟悉实验测试仪器的结构、性能及操作方法,提高学生的动手能力。在教师的指导下,学生根据实验课目,拟定实验方案,确定实验步骤,这有助于培养学生的设计、计划能力;学生处理分析实验数据,然后编写实验报告,这有助于锻炼学生的文字表达能力,实验课能检查学生理论知识掌握的牢固程度,考查学生的动手能力,培养学生的创新思维。
因而,在创新能力培养中,实践教学的改革引起了人们更多的关注,过去的实验、实习课,学生是在机械地照做“实习指导书”进行,缺乏思考与探索的空间。由于实验课题多数为验证性课题,结果毫无任何悬念,很难提高学生对实验、实习课学习的兴趣,我院土木工程专业对土力学、建筑材料、材料力学等课程的实验教学进行了大量改革,在实验类型上逐步减少了验证性实验,开设了更多的综合性、设计型实验,即只给学生提出实验问题,让学生自己设计实验方法和实验步骤,选择实验设备,给学生更多的自由想象空间,鼓励不同方案之间的比较和竞争,这对于培养学生的创新意识、创新思维与创新能力有极大的帮助。实验教学的改革,推动了学生由被动学习逐渐养成自主学习的习惯,取得了良好效果。
二、加强综合素质教育,注重学生创新能力培养
1.培养知识结构,提高综合素质
用人文、历史的视角去解读古代的建筑文明,是这些宝贵的建筑文化遗产得以传承的基础。运用丰厚的人文知识审视当代人性的需要,是我们建筑设计构思的基本出发点。有了深厚的人文知识作依托,我们才能设计出符合当代人审美情感和生活需要的好的建筑方案。土木工程专业与其他工科专业一样,其培养目标定位为:培养具有扎实基础、宽知识面、高能力、高素质和有创新能力的高质量人才。
土木工程专业培养计划确立知识结构有五项原则:一是德、智、体、美全面发展和知识、能力、素质协调发展的原则;二是课程体系整体优化的原则;三是拓宽专业口径,加强通识教育的原则;四是加强实践和工程训练,突出创新精神和创新能力培养的原则;五是因材施教,发展学生个性的原则。土木工程专业人才的知识结构应包括人文、社会科学和自然科学基础知识;土建类学科与土木工程专业基础知识;专业知识以及相邻学科知识。科技教育与人文教育的融合成为当今教育发展的必然趋势,是对工业经济文明反思的结果,人类由于过分地运用科技发明,破坏了人与自然的和谐,面对濒临绝境的人类生存环境,人们的良知逐渐被唤醒人文教育能提高学生的观察能力、判断能力、适应能力和学习创造能力。能陶冶情趣、开阔视野、传承文化并提高人的思想境界,使毕业生成为一个高尚的并且能不断自我完善的人。
2.培养能力结构,提高综合素质
新世纪应培养土木工程专业学生应具备以下能力:首先是培养学生多渠道获取知识的能力,在讲授知识过程中,应以学为主,以此来调动学生自主学习的积极性;再有是灵活运用知识的能力,通过对学生理论学习和实践能力的培养,使其具备进行土木工程设计的基本能力,且应具有合理选择工程施工方法、施工工艺、正确实施工程项目管理和处理工程事故的基本能力。
三、结束语
创新型人才培养是一种全新的人才培养模式,同时也是一项复杂的系统工程。培养学生创新能力、创新人才培养是高等学校立足的基石,培养学生实践能力是培养学生的创新意识和创新精神的前提。因此,只有不断探索、不断实践和不断完善对土木工程专业学生的教学方法,才能真正培养出一大批适应新形势发展,适应新时代要求的创新型人才。
参考文献:
[1]张志军,曹露春.论土木工程专业实践教学研究体系的构建[J].徐州工程学院学报,2006,21(5).
[2]周成才.土木工程专业实践教学环节改革之浅见[J].南昌航空工业学院学报,2002,4(3).
当前,建筑类高职院校语文教育的现状可用“缺失”一词来形容。在课程设置上,大学语文课程大多不在考虑范围之内,建筑类专业学生在校读书期间,也很少得到关于听说读写等方面的语文能力的培训或指导。根据调查发现,这种情况的产生主要是由以下两个原因造成的。
(一)因认识不深或偏见造成的对语文教育的忽视
“语文”二字对于中国人来说再熟悉不过,从小学、初中到高中,语文都是学生的主要课程。宁波大红鹰学院大学语文研究所所长何二元在对比中小学语文与大学语文的生存条件时曾谈到,“中小学语文课时多,跨度大。按吕叔湘先生的统计,是‘10年的时间,2700多课时’,如今12年学制,加上无止无休的补课,有人统计,语文课教学可能已达5000课时。教学时间很多。”[1]在这种情况下,很多人包括一些院校主管教学的领导都想当然的以为,中国的学生在大学入学考试结束后已经具备了应该掌握的语文知识与能力,在大学阶段没有必要再继续语文课程的学习。这种认识直接导致大学语文教育在高校中的受重视程度大打折扣,并且远远不够,高职院校尤其如此。然而,事实上,这种对大学语文课程的认识和理解是片面的,不正确的。
(二)因课时紧张造成的对语文教育的放弃
高职教育与普通高等教育的区别在于其培养目标为培养适应生产、建设、管理、服务第一线需要的、掌握从事本专业领域实际工作的基本能力和基本技能的技术应用性人才,是与就业、与工作紧密相连的。这样的培养目标决定了高职院校不仅要重视学生理论知识的学习,更要注重学生实际工作能力与动手能力的提高。因此,很多高职院校均采用“2+1”的人才培养模式,即三年制的学生有两年时间在校主要进行理论学习并辅以实验、实训等实践性环节,第三年直接在企业参加实习并结合实习内容或生产实际完成毕业论文或毕业设计。在课程设置和安排上,学校也更重视专业课的开展,保证专业课有充足的课时。相比之下,无法直接创造物质财富并且在短期内无法产生明显效益的语文课程只好让位于专业课了。
建筑业是一个以土木工程、房屋建设和设备安装以及工程勘察设计为主要工作内容的生产部门,其产品是各种工厂、矿井、铁路、桥梁、港口、道路、管线、住宅以及公共设施的建筑物、构筑物和设施等等。因此,建筑类高等职业教育主要是“培养面向生产、建设、管理、服务一线需要的高素质建筑技术和管理人才”。[2]培养学生高级施工技术和管理能力是建筑类高职教育的重中之重。基于此,建筑类高职院校安排的专业课课程有:施工技术、地基基础、建筑结构、建筑工程经济、工程招投标与合同管理、建筑识图与构造、建筑材料、建筑测量、建筑力学、房屋建筑设备、建筑CAD等等,基础课有高等数学、思想概论、思想品德与法律基础、计算机基础、大学英语和英语听力,大学英语与英语听力,开课时间为两学期,其它基础课程为一学期。显然,在课时紧张的情况下,大多数院校放弃了语文教育的开展。
二、建筑类高职院校开展语文教育的必要性
如前所述,语文教育在建筑类高职院校呈现为“缺失”状态,没有得到应有的重视。然而,实际上,开展语文教育对于建筑教育、建筑行业及学生本身都具有不可忽视的意义。
(一)建筑行业的发展需要
建筑业的产品如工厂、矿井、铁路、桥梁、港口、道路、管线、住宅以及公共基础设施等并不是一个简单的建筑物,从深层次上讲,它们是文化的载体,蕴含着一个城市、一个国家乃至一个民族的精神内涵。一些独具特色的建筑物已经成为城市文化的象征,比如北京的天安门、故宫,上海的东方明珠塔、世贸大厦等等。中国的建筑能否体现中国特色,中国的建筑业能否在世界建筑行业的发展中站稳脚跟,这不仅与从事建筑行业的人员的专业技术水平密切相关,与他们的文化素质也密不可分。而技术水平和文化素质的提高均与从业人员的语文受教育程度有很大关系。
具体而言,一线技术工作人员的语言表达能力与人文素养对技术的传承、进步和革新具有举足轻重的作用。一个工程建设结束后,工作人员需要对本项工程建设成就和突破、失误和不足及项目管理中出现的一些问题进行及时总结和反思。他们如果有较好的语言文字功底,就可以在工程建设中通过交流总结,活跃思维不断深化理论认识,从而进一步推进我国在工程建设领域的科技进步。同时,较高的人文素养也可以使他们从更高的层次或更文明的角度来处理和解决建筑施工中遇到的困难和问题。
因此,提高工程建设人员的人文素质和语文职业能力,促进建筑行业的可持续发展,是广大从事土木工程教育工作者不得不认真面对和研究的一个问题。
(二)用人单位的需求
建筑类高职院校土木工程专业的学生毕业后主要是在建筑工地担任建筑施工员、造价员、质量员、安全员等建筑企业生产一线的技术及管理人员岗位。根据目前我国工程建设的管理模式,现场从事第一线管理、技术等工作人员的综合素质和语言能力不仅对工程建设的质量、进度、效益等有很大影响,并且对我国工程建设技术的进步、管理能力的提高也具有举足轻重的作用。但是调查显示,高职院校毕业生的语言能力并不能够使用人单位满意。
湖南长沙环境保护职业技术学院李祥贵老师负责的《高职院校语文应用能力测试机制研究》课题组对2009年人才市场对高职学生语文应用能力的需求情况进行了调查,结果显示,对于前来应聘的毕业生,只有16.5%的企业认为他们的书面表达能力“普遍好或较好”,76.1%的企业认为“普遍欠佳”,7.4%的企业认为“普遍不好或很糟糕”。在书面表达中普遍存在的问题,由多到少依次为:(1)不够简洁;(2)主题不够明确;(3)意思表达不够清晰;(4)欠条理,出现病句、错别字。对于口头表达能力,26.1%的企业“普遍好或较好”,72.7%的企业认为“普遍欠佳”,1.2%的企业认为“普遍不好或很糟糕”。[3]由此可见,用人单位对毕业生的书面和口头表达能力都很不满意。
这种情况在土木工程专业的毕业生中同样存在。因此,从就业的角度来讲,提高土木工程专业学生的语言表达能力,可以为社会、为企业培养更多的令用人单位满意的合格毕业生。
(三)毕业生的职业发展需要
职业生涯规划对于一个人非常重要,每一位毕业生在踏上工作岗位之前或工作之初都需要对自己未来的职业发展道路做一个规划。
目前,高职院校的土木工程专业毕业生毕业后在建设领域大多从事现场施工员、造价员、质量员、安全员等工作,他们的职业发展方向是在取得注册造价师、建造师、监理师等国家执业资格证书后,从事更高层次的技术管理工作。如果他们在语言能力、总结能力、写作能力等方面没有一定的功底,那么,以后的人生职业规划和发展中也很难有大的突破。职业教育必须为学生的可持续发展打下坚实基础。
三、对策:开展“建筑语文+实用写作”的语文教育
既然语文教育对土木工程专业的学生比较重要而且必需,那么在当前课时紧张的情况下如何开展语文教育呢?笔者尝试采用“建筑语文+实用写作”这样一种语文教学模式,试图通过将语文与专业紧密结合起来的方式,达到既兼顾专业又切切实实提高学生语文职业能力的目的。
具体而言,建筑类高职院校开设的大学语文课程在教学思想上应服从《大学语文》课程的属性要求,服从高等职业教育的培养目标,为培养出合格的具有良好语文职业能力的土木专业毕业生而服务。在课时安排上也应与土木工程专业的培养目标相结合,以新生入学第一学期为宜,课时不必过多,50-60个课时即可。在教材选择上,选用自编教材——《高职建筑语文》。该教材也严格遵循与专业相结合的原则,具体由“建筑语文”和“实用写作”两个部分组成。
“建筑语文”部分的教学目标为:通过对所选篇目的学习或阅读,使学生了解建筑文化,培养学生对建筑的喜爱,增强学生对建筑行业的职业责任感、进取心和自信心。在具体内容的设计上,按照学生对事物由浅入深的认知原则,分为“著名建筑”、“建筑与大师”、“建筑与文化”、“建筑与革新”“建筑与古代文学”等五个主题单元。在“著名建筑”单元里,主要介绍赵州桥、万里长城、故宫、都江堰、苏州古典园林等中国建筑,使学生对中国的一些伟大建筑有一个初步的了解。“建筑与大师”单元进一步介绍中国著名建筑大师梁思成、茅以升、詹天佑的动人事迹,讲述他们与建筑之间的故事。建筑本身是一种文化,蕴含着不同的建筑思想和建筑理念,建筑业的发展同样可以体现社会的进步与发展。因而在“建筑与文化”单元里,主要选取以北京、上海等地的民居及建筑为内容的文章,比如《胡同文化》、《上海的民居最风情》及上海外滩建筑群等。在“建筑与革新”单元里,主要介绍一些现代城市象征,比如上海东方明珠塔、陆家嘴金融中心、世博建筑群等等,体验建筑给上海这个城市注入的新鲜血液与活力。最后一个单元“建筑与古代文学”,选取《滕王阁序》、《登鹳雀楼》、《岳阳楼记》、《黄鹤楼》等诗词,让学生体验建筑诗情画意的另外一面,和作者一起感受亭台楼阁带给心灵的独特情思。
“实用写作”部分主要结合土木工程专业特点,紧密联系具体的土木工程岗位实践,为培养学生一定的土木工程职业能力服务。当前的应用文写作在内容编写上有面面俱到、大而全的局限,因此,笔者主要结合土木工程专业岗位选择教学内容。具体包括招投标书、合同、总结报告、招聘启事、论文写作五个方面。在每一部分分为情景案例、知识介绍和实训三个环节。比如引入一些由于不会写应用文或不知道规范要求而引起的工程纠纷案例、合同,这样既可以引起学生重视,教学目标也更加明确。另外可与建筑现场相结合,让学生根据现场建筑施工特点,写出各项技能操作要领,或者带领学生参观一些古建筑、现代建筑,写说明文或观后感或用媒体展示。在参观实训中进行写作练习,既可以加深学生对本专业课程的理解,又可以提高语文职业能力,何乐而不为呢?
总之,语文教育对土木工程专业学生的发展具有不可忽视的作用,建筑类高职院校应结合实际及专业发展需要,适时地开展语文教育。
注释:
[1]何二元,黄蔚.母语高等教育研究[M].杭州:浙江大学出版社,2013.5
1.2学习过程枯燥,学生缺乏学习兴趣由于工程力学课程所包含的理论力学部分和材料力学部分所涉及到的内容本身就具有抽象性和复杂性,也包含一些难以理解的内容。而且工程力学课程一般开设在第2、第3学期,这个阶段学生很少接触具体的工程问题,缺乏必要的感性认识,因此在学习中往往无法将理论与实际联系起来,出现似乎能听懂,但不知道怎么去用、用到何处的问题,这与学生所感兴趣的实际工程向去甚远,使得学生学习主动性不强,增加了学习难度。此外工程力学课程的概念多,理论性、逻辑性强。理论力学分析问题、解决问题的方法灵活多样;材料力学内容庞杂,实践性强。如果教师不采用适当的方式进行教学,则很难提高学生的学习兴趣。
1.3高校教师一职多能,教学过程无法形成有效的PDCA循环PDCA是英语单词Plan(计划)、Do(执行)、Check(检查)和Action(处理)的第一个字母,PDCA循环就是按照这样的顺序进行质量管理,并且循环不止地进行下去的科学程序。教学质量的提高和教学目标的完成,贯穿于整个教学过程。教学过程包括教学目标、教学内容、教学方法、教学手段、教学测量、教学评价等等。在教学过程中使用PDCA循环:P-确定教学目标;D-在教学过程中所采用的教学手段和方法;C-教学效果评价;A-对教学过程中存在的问题进行改正,确保教学目标的完成。教师是整个教学过程的组织者,每个部分的完成都离不开教师,但在整个教学过程中由于高校教师一职多能的特点,导致无法有效对教学过程进行组织,在PDCA循环中缺失环节,导致无法对教学质量进行有效控制,达不到预期效果。
2工程力学课程改革的研究
工程力学课程的定位,决定了课程的重要性,作为土木工程专业学生来说需要熟练掌握。所以针对所提出的问题,提出一些改革建议,以供参考。
2.1教学内容的改革工程力学课程是一门应用性较强的课程,是土木工程专业的核心基础课程之一,是连接高等数学、大学物理与结构力学、弹性力学、土力学、混凝土结构设计、钢结构设计、砌体结构设计等课程的桥梁,是土木工程专业学生教学由基础教育向工程实践教育的重要转折点,其在实践教学中的作用越来越明显,但是教学内容过分强调力学作为一门独立学科的系统性和完整性,而忽视力学作为应用学科的实用价值。工程力学的任务是学会如何对力学问题建模、如何将模糊的问题和想法用数学来描述,并培养提出、分析、设计以及解决科学和工程问题的能力。为了能够更好的培养学生分析和解决实际问题的能力,拓宽学生运用力学的方法解决实际的工程问题,应从教学内容上加以优化。一是重视基本概念、原理和方法的更新,增加新的教学内容,如工程力学领域的新技术、新进展、新概念、新实验以及国内外土木工程等领域的实际问题。二是为了使学生对力学课程产生兴趣,在绪论课程中应引入经典力学的发展史。目前,在教材编写中,由于“少而精”的要求,绪论中更多的是介绍课程的研究内容、研究任务、研究方法以及研究目的,而弱化了力学发展史的介绍。从古代墨子“力,形之所以奋也”到牛顿力学《自然哲学原理》的编写,再到哈密顿《一个动力学普遍方程》的发表,经典力学的发展经历的漫长的时间,期间出现了很多促使力学发展的科学家,如牛顿、麦克斯韦、达朗伯、拉格朗日、哈密顿等等。这些历史及历史人物的介绍,可以达到唤醒、激励、鼓舞学生的目的。三是强调概念性和实践性内容的重要性,适当减少计算性内容。工程力学具有基础性和应用性的特点,在教学内容安排中,一方面弱化理论推导过程,另一方面应适量增加一些具有实践性或趣味性的教学素材;例题中,应突出对实际问题的力学模型建立过程的描述,在课后习题中引入基于力学分析的工程实践的综合运用实例,以调动学生的学习积极性和培养学生用力学方法分析问题和解决问题的能力。
2.2教学方法的改革工程力学教学方法的改革,关键在于提高学生的学习兴趣。一方面可以通过制作精美的教学课件增加课堂的趣味性和直观性。现有的课件和通常意义上所说的板书并没有多大区别,只是将原来用在黑板上推导完成的公式,放到了多媒体课件中加以展示。这样的课件在教学过程中,达不到吸引学生的目的,自然无法引起学生的兴趣。考虑到在工程力学课程教学中会用到大量的力学简图和实验结论,如果可以将这些力学简图和试验项目(如在理论力学课程运动学篇中出现的连杆机构,材料力学课程中杆件的各种变形等等)用类似flas的直观方式表现出来,就可以丰富课件的内容,增加学生的兴趣。另一方面是引入课堂试验。力学课程中的基本原理都是建立在实验基础上,但目前力学的教学中,由于条件所限,工程力学课程中的实验部分主要集中在材料力学的一些验证试验中,如金属材料的拉伸压缩试验、梁的弯曲正应力试验、扭转试验等等。这些试验的开设,能在一定程度上提高学生的学习兴趣和动手能力,但要达到力学教学的目的,还有一定的距离。为了改变这一现状,可以借鉴一些国外大学经典力学的教学方法,在这些课程的教学中,教师在每堂课的教学中会会通过随堂实验的方式,验证本堂课所涉及到的相关内容和原理,尽管这些实验的结果大家都是非常熟悉的。此外还可以采用离开教室的现场教学。土木工程专业是应用性较强的一门学科,作为土木工程专业重要的基础课程,应该在在学期中,安排2-4个学时将教学从教室搬到现场,通过利用现场的工程实物,教会学生如何对实际工程问题模型化,并用所学的力学知识进行分析解答。
2.3教学模式的改革传统教学模式是以教师为中心的“填鸭式”教学,教师起主导作用。由于高校教师一职多能的特点,使得教学过程质量控制稍显不足。鉴于这种情况,应对传统教学模式加以改革,形成以学生为中心的教学模式。在这一过程中,应以班级为基础建立4-6人为一组的学习小组进行研讨式教学。研讨课教学是让学生参与教学,教学相长,师生互动,通过专题研讨使学生主动建构和拓展知识,培养学生的发散思维和创新能力。教师可以针对课程重难点问题,设置相关专题讨论课。教师通过引导,教师与学生,学生与学生间通过互动交流,对所学的知识进行拓展。也可以设置一些与学科前沿相关的内容及热点,学生通过课后查阅文献,以小组为单位,通过板书、图片、多媒体、实物模型等灵活的形式展示,并由教师与其他同学进行提问、讨论,最后教师进行总结和点评。此外,在作业形式中也应该改变传统以课后习题为主的作业模式,为了能够更好的培养学生的能力,提高学生的综合素质,可以布置一些研究型的题目,通过查阅文献,以论文的形式的完成。比如通过材料力学课程中梁的合理设计问题,可以提出钢筋混凝土梁的合理设计问题、钢梁的合理设计问题等等,然后将这些题目布置下去,让学生查阅资料,并完成相关论文。总之,要以这种教学形式改变传统的“填鸭式”教学,实现课堂教学从“以教师为中心”向“以学生为中心”的转变。